영구기관 perpetual motion machine
1. 정의
영구운동기관은 자연법칙을 위반한 운동기관으로서 한번 시동시키면 영구히 작동하는 이상적인 운동기관을 말한다.
열역학적 기관의 성능은 열역학 제1, 2법칙으로부터 제한을 받는데 열역학 제1법칙을 위배하는 기관이 제1종 영구기관이며 열역학 제2법칙을 위배하는 기관이 제2종 영구기관이다.
2. 종류
- 제1종 영구기관(에너지 창조기관)
입력 에너지 보다 출력에너지가 더 많은 기관, 즉 에너지 공급 없이 스스로 에너지를 창조해 가면서 영구히 작동하는 운동기관이다.
열기관의 효율은 100%가 넘게 된다.
불가능한 이유는
제1종 영구기관은 스스로 에너지를 창출하는 기관이므로 열역학 제1법칙인 에너지 보존법칙에 위배되는 운동기관이다. 따라서 열역학 제1법칙을 달리 표현하면 제1종 영구기관의 제작이 불가능하다고 할 수 있다.
- 제2종 영구기관
단열 열원으로부터 열을 받아서 그 열을 모두 일로 변환시키는 운동기관 또는 저온부에서 고온부로 열을 받아 스스로 작동되는 이론적인 열기관이 제2종 영구기관이다.
열기관의 효율이 100% 이다.
불가능한 이유는
제2종 영구기관은 에너지 보존법칙은 성립되지만 열기관의 효율이 100%가 될 수 없다는 켈빈-플랑크 서술과 성능계수가 무한대가 될 수 없다는 클라우지우스 서술에 위반되기 때문에 열역학 제2법칙을 위반한 열기관이다.
- 제3종 영구기관
제3종 영구기관은 마찰이 없어서 무한히 운동을 계속하지만 일을 생산하지 못하은 운동기관이다. (영구 운동 기관이다.)
제1종, 제2종 영구기관은 이상적인 경우에도 불가능한 기관이지만 제3 영구기관은 이상적인 경우에는 가능한 열기관이다.
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